Tylakoidy jsou strukturálními složkami chloroplastů

Chloroplasty jsou membránové struktury, ve kterých probíhá fotosyntéza. Tento proces ve vyšších rostlinách a cyanobakteriích umožnil planetě udržet si schopnost udržet si život díky využití oxidu uhličitého a doplnění koncentrace kyslíku. Samotná fotosyntéza se vyskytuje ve strukturách, jako jsou tylakoidy. Jedná se o membránové "moduly" chloroplastů, ve kterých dochází k přenosu protonů, fotolýze vody, syntéza glukózy a ATP.

Struktura chloroplastů rostlin

Chloroplasty jsou dvoumembránové struktury, které se nacházejí v cytoplazmě rostlinných buněk a chlamydomonád. Naproti tomu kyanobakteriální buňky provádějí fotosyntézu v thylakoidů a nikoliv v chloroplastech. Jedná se o příklad nízko rozvinutého organismu, který je schopen poskytnout svou výživu prostřednictvím fotosyntetických enzymů umístěných na invaginacích cytoplazmy.

Podle své struktury je chloroplast dvojmembránová organela ve formě vezikuly. Jsou umístěny ve velkých počtech v buňkách fotosyntetických rostlin a vyvíjejí se pouze v případě kontaktu s ultrafialovým zářením. Uvnitř chloroplastu je jeho kapalný stroma. Ve svém složení se podobá hyaloplazmě a 85% tvoří voda, v níž jsou elektrolyty rozpuštěny a bílkoviny jsou zváženy. Strom chloroplastů obsahuje tylakoidy, struktury, ve kterých přímo proudí světlá a tmavá fáze fotosyntézy.

Dědičný aparát chloroplastu

Vedle tylakoidů existují granule se škrobem, což je produkt polymerace získané z glukózy v důsledku fotosyntézy. Ve stromu jsou DNA a plastidy, spolu s rozptýlenými ribosomy. Molekula DNA může být několik. Spolu s biosyntetickými přístroji jsou odpovědní za obnovení struktury chloroplastů. To se děje bez použití dědičných informací o buněčném jádru. Tento jev nám umožňuje posoudit možnost nezávislého růstu a množení chloroplastů v případě buněčného dělení. Vzhledem k tomu, že chloroplasty v některých ohledech nezávisí na jádru buňky a reprezentují tak symbolický organismus s nízkým rozsahem.

Struktura tylakoidů

Tylakoidy jsou membránové struktury ve formě disků umístěných ve stromu chloroplastů. V cyanobakteriích jsou dokonce lokalizovány na invaginacích cytoplazmatické membrány, protože nemají nezávislé chloroplasty. Existují dva typy tylakoidů: první je tylakoid s lumenem a druhý je lamelární. Thylakoid s průměrem menšího průměru a je disk. Několik tylakoidů, složených vertikálně, tvoří granule.

Lamelární tylakoidy jsou široké talíře, které nemají lumen. Jsou to však platforma, na kterou jsou připojeny vícenásobné stránky. V nich fotosyntéza prakticky neteče, protože jsou nezbytné pro vytvoření silné struktury, odolné proti mechanickému poškození buňky. Do chloroplastů může být přítomno celkem 10 až 100 tylakoidů s lumeny schopnými fotosyntézy. Tylakoidy samotné jsou elementární struktury zodpovědné za fotosyntézu.

Úloha tylakoidů v fotosyntéze

U tylakoidů dochází k nejdůležitějším reakcím fotosyntézy. První je fotolýza molekuly vody a syntéza kyslíku. Druhým je průchod protonu přes membránu přes cytochromový molekulární komplex b6f a elektrický dopravní řetězec. Také u tylakoidů probíhá syntéza makroergní molekuly ATP. Tento proces probíhá při použití protonového gradientu vytvořeného mezi tylakoidovou membránou a chloroplastovým stromem. To znamená, že funkce tylakoidů nám umožňují realizovat celou světelnou fázi fotosyntézy.

Světelná fáze fotosyntézy

Nutnou podmínkou existence fotosyntézy je možnost vytvoření membránového potenciálu. Dosahuje se přenosem elektronů a protonů, takže vzniká gradient H +, který je 1000 krát větší než v membránách mitochondrií. Elektrony a protony pro vytvoření elektrochemického potenciálu v buňce jsou výhodnější z molekul vody. Při působení ultrafialového fotonu na membrány tylakoidů se to stává k dispozici. Vyskytuje se vyřazení elektronu z jedné molekuly vody, která získává kladný náboj, a proto jej neutralizuje, musí být jeden protón propuštěn. V důsledku toho se 4 molekuly vody rozpadají na elektrony, protony a tvoří kyslík.

Řetěz fotosyntetických procesů

Po fotolýze vody se membrána dobíjí. Tylakoidy jsou struktury, které mohou během přenosu protónu mít kyselé pH. V této době je ve stromu chloroplastu pH mírně alkalické. Tím vzniká elektrochemický potenciál, díky kterému je možné syntézu ATP. Molekuly adenosintrifosfátu se později použijí pro energetické potřeby a tmavou fázi fotosyntézy. Konkrétně ATP využívá buňka pro využití oxidu uhličitého, což je dosaženo jeho kondenzací a syntézou glukózových molekul na jejich základě.

Během tmavé fáze je NADP-H + redukován na NADPH. Pro syntézu jedné molekuly glukózy je zapotřebí celkem 18 molekul ATP, 6 molekul oxidu uhličitého a 24 vodíkových protonů. To vyžaduje fotolýzu 24 molekul vody k recyklaci 6 molekul oxidu uhličitého. Tento proces umožňuje uvolnění 6 molekul kyslíku, které budou později používány jinými organismy pro jejich energetické potřeby. V tomto případě jsou tylakoidy (v biologii) příkladem membránové struktury, která umožňuje využití sluneční energie a transmembránového potenciálu s gradientem pH k jejich přeměně na chemické vazby.